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城市“氫”風勁吹 規模應用可期

作者:張金夢 齊琛冏 來源:中國能源報 發布時間:2019-05-23 瀏覽:次
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双色球走势图预测 www.xhakn.icu 無污染、零排放的氫能常被稱作“21世紀最具有發展前景的二次能源”,也是公認的清潔能源。在今年的全國兩會上,氫能首次被寫入政府工作報告,公眾對其關注度進一步提升。然而,在全國多地“氫”裝上陣,“氫谷”“氫都”不斷涌現之時,有關氫能產業在城市發展應優先考慮什么,燃料電池高成本的尷尬該如何化解等諸多問題也成為業界熱議的焦點。潛力巨大的氫能產業面前,如何推動產業的有序、健康、穩步、快速發展?不同資源稟賦的城市又該如何把好氫能發展的方向盤?

1  城市發展氫 經濟和環保共贏待求索

“從世界能源發展歷史角度看,起初是石油發展期,其基本分子結構是兩氫一碳,而隨后發展的天然氣是四氫一碳,可見氫的占比越來越大?!憊是餑芐岣敝饗?、清華大學教授毛宗強說道。在他看來,氫能的發展是大勢所趨。想要發展氫,就要考慮“用什么制氫”。目前,制氫的主要方法有水電解法、烴類水蒸氣轉換法、重油部分轉換法、甲醇制氫法等,其中最受關注的是煤制氫法、天然氣制氫法和水電解制氫法。

各種制氫方法所花費的成本也各不相同,中國煤炭加工利用協會煤化工事業部副主任杜銘華舉例說:“煤炭價格是500元/噸的時候,煤制氫成本約為0.9元/m3,是天然氣制氫、甲醇制氫以及水電解制氫成本的1/3至1/2?!彼幼歐治齙?, 西北地區煤制氫技術可行是因為煤炭資源豐富、煤炭價格相對低廉;而我國沿海地區若采用煤制氫技術,制氫過程中產生的一氧化碳會變為二氧化碳,造成環境污染,且二氧化碳回收技術問題還沒有得到有效解決,若采用“干凈”無污染的水電解制氫技術,則可直接生產99.7%以上純度的氫氣,其產品純度大、制氫工藝過程相對簡單,但生產成本頗高且消耗電量巨大。如何實現經濟和環保共贏,成為各地發展氫能的老大難問題。

2  因地制宜產氫  推動氫能市場化

各地資源稟賦不同,所以要提倡因地制宜地發展氫能。毛宗強分析稱,基于能源與環保的考慮,主張利用國內現有的副產氫,例如氯堿副產氫以及焦爐煤氣副產氫。與此同時,氫能和可再生能源耦合也是未來的發展趨勢?!澳殼靶磯嗟厙緄?、光電等供過于求,過剩的發電能力可以通過電解水生產氫能?!?

中國工程院院士干勇舉例說,四川富水富氣,所以在定位上要形成“三縱三橫”輸氣干線為主體,天然氣和氫氣管網同時運行,也可以把氫氣放在天然氣管網里面共同運輸。而山西是煤炭大戶,未來可以將輸出的煤都變為氫,為周邊能源機構調整提供氫能保障,“探索并深入參與碳交易機制在氫能體系中的應用,實現氫能市場化,降低氫能成本?!?

近日,海南省提出2030年開始禁售燃油車,全域推廣清潔能源汽車。在中國地質大學可持續能源實驗室主任、中國氫能技術創新與應用聯盟理事長程寒松看來,作為我國海域面積最大的省份,海南擁有良好的可再生能源資源,具備大規模推廣應用氫能汽車的條件。同時,海南也是旅游大省,車船需求量極大,大力發展氫燃料電池車有其充分的優勢。

3  規?;τ?需技術突破降低成本

制氫成本不僅影響著城市發展氫能的進度,同樣也影響著產業鏈下游的氫燃料電池汽車的發展。中國機械工業聯合會執行副會長張克林認為,氫燃料電池的發展和成熟將對未來的能源和動力體系產生顛覆性影響?!叭綣絳褂么稱統禱嵩斐晌率移逶黽?,純電動車的發展雖會起到改善作用,但溫室氣體排放仍然高于60%,只有使用氫燃料電池車,溫室氣體排放量才會達到理想水平?!?

加拿大國家工程院院士葉思宇分析說,氫燃料電池汽車與傳統燃油車相比效率更高、加氫時間短、且噪音更小。但在規?;τ蒙?,氫燃料電池汽車與傳統燃油車相比還是差別較大,葉思宇補充說道,與國外先進氫燃料電池發展相比,我國在關鍵材料、附件系統和性能指標方面相對弱勢。燃料電池是復雜的系統工程,整個過程涉及到電化學、熱力學、機械和能量傳輸多個環節,其中燃料電池膜電極是關鍵一環?!叭劑系緋嗇さ緙穸冉鲇?0微米,在這20微米的空間里要解決設計和工程問題,只有不斷更新和優化才能把成本進一步降低,這需要材料科學家、工程師甚至計算模擬專家的共同協作?!彼淙還諛さ緙墓丶際踅膠艽?,但在大量生產和高功率方面仍較差,所以氫燃料電池成本“居高不下”。而能否解決燃料電池成本和壽命問題,是其大規模產業化的一項重要挑戰。

4  “多條腿走路”助力 無廢低碳城市建設

燃料電池汽車的規模發展無疑需要大量的氫氣供應,氫氣來源如何就近解決?記者了解到,城市固廢高溫轉化或成為城市制氫的新方式。東部的大城市面臨垃圾圍城的現狀,垃圾焚燒發電不但有污染風險,還會產生鄰避效應,影響居民生活質量。中國五環工程有限公司總工程師夏吳通過實驗得出,高溫垃圾轉化可以是一個新的制氫途徑?!案呶呂魄餳際蹙哂杏乓斕幕繁P閱?。如果一個城市有1000噸垃圾,可以每天產生36噸高純氫氣,可以滿足一個城市一萬輛公交一天的運行,這對氫能社會是非常好的示范作用?!?

垃圾轉化制氫讓人們看到了城市制氫方式的更多可能性,未來氫能的應用場景也將更加多元。專家們普遍認為,發展氫能要“多條腿走路”。據國際氫能委員會預計,到2050年,全世界能源的18%都由氫提供,氫能在發電的占比約為11%,交通方面占比約為28.6%,工業能源占比約為20.8%,建筑占比約為14.3%,化工原料占比約為24.7%。用途的多樣化,讓氫能在低碳減排方面起到關鍵性作用?!暗?050年,全年的二氧化碳排放量能夠較現在減少約60億噸,能夠承擔將全球溫度升高2℃以內二氧化碳減排量的約20%,氫能及氫能技術相關市場規模將超過2.5萬億美元?!備捎鹵硎?,氫能前景廣闊,未來可期。

關鍵字:氫能

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